机械制造商WEIMA应用图尔克传感器缩短其压块机的安装和设置时间

当出台新的环境法规的时候，Iisfeld的Swabian镇都会对其密切关注。这里正是WEIMA Maschinenbau GmbH公司的总部所在地。该公司主要生产压块机和粉碎机，并且经常获益于这类新的环境法规。例如，在过去20年间，联邦排放物控制法案明令禁止木制品企业焚烧胶木板废料。木材废料必须先粉碎然后与一种氧气混合物一起焚烧。只有这样才能获得合适的温度以完全燃烧掉黏合剂和涂料中所含的有毒物质。伴随该法规的生效，WEIMA的粉碎机销售量自然比以往任何时候都要好得多。

压块机产品也使这家机械制造商从废料处理法规中得到了好处。如今任何要回收的东西(无论是铝或其他金属、塑料、绝缘材料、废地毯还是废纸)都要被压成块，以优化正确分类废料的储存、加工和运输过程。但是，压块机的主要买家还是木材工业，他们主要将其用于满足对可燃性燃料(主要用于生火或火炉)日益增长的需求。木屑也要进行压块以进行工业加工(例如在造纸过程中)。与大量散装的木屑相比，木块可以节省约90%的空间。一台ISO标准集装箱可运输30吨木块，而如果是木屑的话只能运输7吨。

凭借其粉碎机和压块机，WEIMA已经成为欧洲市场的霸主。在这两类产品中，该公司目前都使用了来自图尔克的电感式LI-Q25直线位移传感器。无磨损的位移传感器目前正被用在两种型号的粉碎机和TH 1500 M压块机以及更大的TH 3400 M型压块机中。

检测双挤压机构的位置

WEIMA公司自1986年起就开始建造其第一台设备了，而该公司以前在压块机中都是使用电感式接近开关来检测位置的。每一台压块机中都必须要检测三个距离或位置：预压缩机(用于将木屑挤压成一个大块)的位置、压杆(用于将木屑挤压成成型木块)的位置以及在压杆将原料挤压成木块的过程中所采用的双挤压机构的位置。压块机还有两个用于排出木块的弹出器轴。

木块是在设备右侧的两个弹出器轴之间被挤压成型的。压块机采用双挤压机构。木块被连续挤压成型，并交替从左右两侧弹出。当右侧挤压机构正在进行挤压时，设备会将挤压完成的木块从左侧弹出。然后左侧挤压机构会被移动到压缩缸前面，并在右侧挤压机构弹出成型木块的同时将一个木块挤压成型。该过程会连续地重复进行。按照这样的顺序运行时，在双挤压机构中必须总有一个木屑正好位于压杆之前。否则，在最大型的压块机中其液压机构所产生的大约600 bar压力就会施加到金属机构上(而不是木屑上)。这会带来巨大的损坏，甚至会使设备完全毁坏。

现在使用了一个来自图尔克的电感式直线位移传感器来代替之前使用的接近开关，以检测挤压机构的位置。其带来的好处从安装时就已经体现了出来：以前装配工必须把接近开关拧进去、对它们进行精确地调节、暂时上紧然后才能最终将它们固定好。“如果没有将开关精确调节好，它们经常会很快损坏。” WEIMA集团的销售经理Jorg Topfer在谈到接近开关的问题时这样说道。

装配工现在只需将直线位移传感器固定到双挤压机构的液压缸上、并将传感器中带导轨的定位元件连接到液压活塞上即可。然后电气工程人员就可以通过PLC对传感器自动进行示教。PLC会使其运动到挤压机构的“最左位置”和“最右位置”并将直线位移传感器的对应测量值记录下来作为开关点使用。WEIMA的专家对传感器进行编程就像使用一个开关一样方便。PLC会计算4到20 mA的模拟信号值(该模拟信号仅与双挤压机构的两个位置有关)并将其用于显示。

压杆的位置检测

为了检测挤压位置，WEIMA现在使用了一个LI-Q25直线位移传感器代替之前的两个接近开关来检测挤压活塞(压杆)的开始和结束位置。WEIMA将位移传感器安装在液压缸上，并将定位元件连接到挤压活塞上。安装和校准与在双挤压机构上安装传感器时一样简单。PLC会自动对其进行校准。

WEIMA负责电气工程和控制柜建造的ThomasSteiner解释了新方案的好处：“我们没有再遇到设置方面的问题。以前我必须将接近开关移动到预定位置，然后移动传感器直到采集到输入信号为止。而现在我只需要移动到一个位置，记下测量值并将其定义为反向还是正向即可。即使传感器安装出现5毫米的误差也没关系，因为之后还要进一步校准。”

与磁致伸缩传感器相比，采用图尔克电感谐振电路测量原理进行位置检测的一个主要好处在于电感式系统不需要使用磁体。它主要是基于一个由定位元件(谐振器)和传感器的线圈系统组成的振荡电路，因此不易受到磁场或金属环境的影响。除了抗干扰性以外，该测量系统还为WEIMA带来了许多其它好处，比如该公司也涉足金属屑压块机市场，而使用电感式测量系统可以保证金属屑和粉尘不会堵塞定位元件。

使用直线位移传感器代替滚珠链条

第三个直线位移传感器用于检测位于实际挤压室上方的预压缩机位置。预压缩机会以较小的压力将碎屑压实，从而避免碎屑失控而进入挤压室。预压缩机对进入挤压室的挤压原料进行测量，并且需要连续不断地得到原料的当前运动位置信息。在挤压模式下，预压缩机可以提供规定量的木屑。在长度模式下，它会逐渐添加木屑直到达到规定的木块标准长度为止。

到目前为止，WEIMA的技术人员一直在使用他们自主设计的一套直线位移检测系统。一个接近开关通过扫描汽缸上的滚珠链条来确定活塞的位置。链条由交替放置的金属和非金属滚珠组成。当活塞运动时，接近开关检测到链条通过时所产生的开关脉冲，PLC对这些脉冲进行计数以确定出运动距离。该设计并不精确，而且需要大量的安装和校准工作。在此应用中，由于不仅需要开关信息还需要精确的位置信息，因此电感式直线位移传感器可以充分发挥优势。其设置方式与上文所述两种情况完全一样，可以通过PLC的示教程序来实现。

Steiner还特别强调了在显示器上将整个挤压操作可视化的价值：“可视化对于我们来说非常重要。此前我们只能在屏幕上概略显示运动行程。而现在用户可以在显示器上逐个地对整个挤压操作进行跟踪和设置。如果设备停在了难以触及的位置，可以从控制柜对所有参数进行设置，而之前这些都是完全不可能做到的。”

图尔克直线位移传感器的竞争优势

销售经理Topfer从自身的角度解释了直线位移传感器带来的好处：“图尔克的技术使我们比竞争对手领先一步。我们的竞争对手以前并未使用直线位移传感器，而是使用限位开关和接近开关。而这在生产和检修过程中所耗费的工作量要比我们大得多。这也意味着客户可以通过我们的检修操作获得更低的维护成本。我们使用图尔克的技术对设备进一步进行了真正的开发，而不只是对其进行升级。可视化和远程控制能力为客户带来了实实在在的附加值。”

Töpfer承认新方案的价格稍高于接近开关方案，但是他马上补充说这部分增加的成本实际上被原先方案中其他地方所带来的成本(例如生产和检修)所抵消。公司的授权代理商都十分清楚：你不可能仅仅通过比较两个组件的标价就做出合理的成本预算。在做出决定时必须要考虑完整的解决方案以及在产品整个寿命周期中对全部成本的影响。“最终价格还是令人满意的。”Topfer总结道。

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